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本帖最后由 金向维 于 2022-4-14 17:41 编辑
夏天最怕停电，哪怕停一两个小时也热得不行。或者想在院子里发会儿呆，弄个台扇再找插排也太麻烦了。于是很久之前买了个18650供电的小风扇，花了10块大洋。
有三个缺点。一是18650容量不够大，续航有限。二是风量不够大。三是开关和充电接口在背面，不方便。尤其是不能长按关机，要按3次按键切换完所有的档位才能关。
用了不久，电机就坏了。这种小电机，电刷大多是薄铜片，很快就磨损断了。后来换了个电机，直径一样，但是更长。通过更改分压电阻，把原来升压电路电压提高，试图让功率加大。不过升压电路太劣质，带不动。换了更好的升压电感，加大滤波电容，完美解决。最后风量比原来大了很多。不过因为电机变长了，原来的前保护罩装不上了。这样更好，那个保护罩会让风量变小。只是按后边开关的时候容易扇叶碰手。想要适合自己的东西还得DIY啊！
曾斥巨资24块大洋，买了个能伸缩能调角度的手机支架。买回来才发现自己用的不多，完全是浪费钱。
原因之一是这个支架不能锁定手机，又那么高，怕碰倒摔手机。后来把上半部分拆了，只留下边，手机横屏放置看视频用。
支架做工没的说，底座带配重，下边一大块硅胶垫防滑。这次打算用这个当底座，做一个锂电池版的风扇。两个风扇可以多人用，或者接力用续航更长。
在打孔加工的过程中，塑料部分弄碎了。芭比Q了！！！
无所谓，要的就是这个厚重的铁板。没了塑料照样用。
给强光手电买过2个26650锂电池，5000mah。拿出一个来做小电扇用。原来那个小电扇用的是2600mah的三星18650。这下容量接近翻倍了。
正极曾焊上了一个做脑电图用的电极帽，纯银镀金的。着实是暴殄天物！
风扇是我的惠普Z420工作站里拆的，边长9cm。做小电扇大小合适。
双滚珠轴承的，质量没的说。拆下来的原因是工作站风扇太多了，比普通台式机风扇多，噪音有点大。经检查此风扇噪音最大，就把它拆了。
额定电压12V，标签拆了，不记得功率了。带调速线。经测试只能用PWM波形调速，用电位器调节调速引脚电压几乎不能调速。这下麻烦了！
先通12V电看看功率多大。
最低转速0.5W。
最高转速3.8W。
竖着的风扇固定到横着的底座上不容易！直接用胶粘在底座上容易不牢固。最重要的是要把它抬高才行，避免控制器盒子挡住扇叶。绞尽脑汁才想到固定办法！还得利用原来手机支架的铝管。想要用圆管固定四方的风扇，最简单的就是固定风扇的一个角！
刚好风扇的角有一个塑料加强筋，把铝管弄个豁口，卡在这里，不就固定牢靠了吗？简直是完美！
铝管用角磨机切豁口，电钻打固定孔，内部塞上硬塑料管，避免被螺丝压扁。M4螺丝穿过去，用2个螺母锁紧。
像不像棒棒糖？本来应该正面朝前，好看。遗憾的是风是从背面吹出来的。
背面就太丑了。想把风扇拆开改一下旋转方向，可惜拆不开。
线缆其实可以藏到铝管中，更美观，不过太麻烦了，没有弄。铝管装到底座的时候加了螺纹胶，牢靠无比，不用担心它会转动。
控制器打算用38*88*38mm的铝壳，这本来是做焊台用的。为什么用这个呢？因为它装26650电池和控制电路正好塞满内部空间。
因为风扇不需要屏幕，就不能用带屏幕开孔的铝面板了。找个报废的半透明亚克力面板加工一下当前面板。
左侧装带开关的电位器，负责开机和调节风扇转速。右侧装5.5*2.1mm的充电插座。打算用12V的路由器电源充电。
后面板还是用这种亚克力。左侧的大孔穿风扇的线缆。
背面贴了青稞纸，为的是让它不透光。
这次用4个模块，如下图。都是吃灰很久了，有的买了将近10年了没怎么用！依次为：锂电池保护板，防止电池过放，实测2.4V保护（有点低，感觉2.8V最好）；TP4056充电模块，输入5V，1A充电电流；升压模块，输入2-24V都能升压，范围很宽。这里把锂电池的大概3-4.2V升到12V给风扇供电；12V转5V降压模块，负责把路由器电源适配器的12V降到5V再给锂电池充电。之所以不用5V直接充，是因为充电模块的microUSB插座不好开孔，更不好固定，12V的插座是圆柱的，螺丝一拧完事！
模块背面。
这个12V降压模块本来是12V转1.8V+3.3V双路的，改成了转5V+5V双路。当年这个很便宜，2块多还是3块多？我和几个小伙伴撸了一大堆，因为算了算，即便拆元件，都有得赚。上边是4颗东芝的MOS，2颗30V，2颗40V的，都是N沟道的低内阻MOS。遗憾的是多年过去了，只用了2个模块。一怒之下，赠送出去了一些。事实证明，不要仅仅因为东西便宜就强行购买！！！
升压模块IC是SOT23-6封装的SB6284，特别小，还内置MOS，不用想就知道功率大不了。开关速度是真快，1.2MHz。要知道很多IC才几百K，甚至一些老掉牙的才50K左右。输入峰值电流4A。因为这是峰值电流，而MOS中的电流是线性上升的，平均来说可能只有2A到3A之间。再考虑到占空比不可能100%，输入平均电流或许最大为2A。锂电池电量低的时候电压不到3V，电流按2A算，效率按85%算，升到12V，输入功率最大为6W，输出功率最大5.1W左右。
模块大概摆放一下，空间是够用的。尤其是模块的长度，刚好稍小于铝壳的宽度，完美！
接下来就是老大难的PWM调速问题了。用单片机当然硬件最简单，但是我一想到写代码，脑袋瓜子就疼。本想用比较器做PWM电路，简单画了画电路发现有问题，一查才知道用比较器直接生成PWM有点困难。那最便宜，最简单的就是万能的NE555了。这一包买回来没10年也差不多，就试验过一次，都想扔了！现在终于能发挥作用了。
百度随便找个NE555调速电路图。具体啥原理也不管了，大概就是比较器，施密特触发，电容充电之类的。供电电压12V，很合适。电位器图上是50K的，我用的10K的，无伤大雅。当然第3脚实际接风扇的调速线就OK了，图中的电阻，MOS，二极管，电机之类的都是多余。
用洞洞板搭个电路试试，除了IC是直插的，其余元件都是贴片的，体积小。结果一通电就傻眼了，根本没有波形！因为我用的IC是以前用过的，怀疑它坏了。于是又换了个新的IC，结果还是不行！查来查去发现有个焊点忘了焊！无语！
裁剪到最小尺寸。
测试一下输出波形。频率大概1.2KHz，挺合适。小占空比正常。
大占空比正常。
本以为挺好，没想到正式装机之后又当头一棒。通电几秒钟之后调速就失灵了！关机歇一会再开又好了，然后再次失灵。一摸NE555烫手。分析原因为：NE555接的是12V，和风扇并联，而风扇是感性负载，而且是PWM调速的，会产生极大的尖峰电压，造成NE555软击穿。示波器一测，果然纹波达到了很多伏之高。
于是把NE555接锂电池得了，实测3V也工作正常。因为怀疑NE555是软击穿，没有彻底坏，就没有换。结果又倒霉了！NE555前端我加了10Ω电阻和电容滤波，结果一测电阻两端有1V压降，也就是100mA电流，看来555是彻底挂了啊，虽然还能工作。从功率也能看出来异常。风扇直通12V是3.8W功率。升压电压实际我用的12V多，功率稍大一点，再考虑到升压模块效率，实际输入功率应稍小于5W。实测都到了5.4W了，就是损坏的NE555在作祟。
最后我把电压调到了13V多，再超频一下，让风量更大！输入功率6.3W，扣除损坏的NE555的消耗，实际输入功率为6W左右！
最后把NE555又换了一次，经过检测电流只有几毫安了。看来PWM模块最好不要和电机共用电源。
所有的模块都就绪了，就摆放上去。可以看到空间利用很充分。最后模块用硅胶粘到铝壳上，即固定又帮助散热。TP4056充电模块发热很大，因为是线性降压的，散热不好会降流充电慢；升压模块发热也很大。
各模块功能如下。
所有的模块都粘死了，结果通电风扇几乎不转！都怪我所有的模块都测试了，就是没测试这个保护板！百密一疏啊。开机瞬间电流太大，保护板超流保护了。费了很大劲拆下来，又叠加一个MOS上去，终于不过载保护了。
就在我以为搞定一切沾沾自喜的时候，又发现问题！当输入电压低于3V的时候，12V电压掉的很多，升压模块的性能比我想象的要差，不应该啊！查来查去，发现电位器自带的开关电阻太大了!
最严重的时候竟然压降达到了0.3V。看来这货不能胜任大电流啊。
于是只能用电子开关了。可以用电位器的机械开关控制三极管，三极管充当电子开关。但是三极管导通压降也很大，只能用MOS了。因为电池电量低的时候电压不到3V，选用的MOS必须2V多的栅极电压就能可靠导通才行。MOS耐压越低，栅极阈值电压越低。最好找20V的MOS。遗憾的是我没有合适的。先测试了40V的P沟道SOP8封装的低内阻MOS，电压低于3V就不能可靠导通了。又测试了30V的P沟道SOT23封装型号为AO3401的MOS，这个容易导通。遗憾的是本来这个内阻就大，国产的内阻更大，压降接近0.2V，比机械开关好不了多少。
最后测试TO-252封装的MOS。型号NCE40H12，N沟道，耐压40V，导通电阻只有3.2毫欧。立创商城买的，用来修锂电池保护板的。这个很厉害，输入电压2.8V的时候，压降只有57mV，输入4V，压降甚至只有7mV多。看来是正品！
万事俱备，开始接线。加了3个指示灯，一个开机指示，2个充电指示。另外12V充电那里加了肖特基二极管，防止接反烧模块。右下角是MOS做的电子开关。
电子开关原理图。N沟道MOS，源级接电池负极算是输入，漏极就是经过控制的输出了，接升压模块就行了。MOS栅极接下拉电阻，电位器开关接栅极和电池正极。
上文已经计算过升压模块的功率了。和理论计算的差不多，实际最高转速的时候升压模块确实到了极限。输入电压越低，为了维持输出不变，输入电流就越大。3V的时候升压IC非常烫，时间长了就会高温保护切断输出。SOT23-6封装太小了，很难散热。于是用铝易拉罐剪一块，用硅胶粘上去帮助散热，效果不错，用多久都不会保护。其实我有功率大得多，同样小巧的升压模块，不过杀鸡不用牛刀，便宜的能用就不用贵的。
接好所有的线和电池。
电池缠一层胶带增强外皮绝缘，两侧贴厚双面胶给正负极绝缘，然后用AB胶粘到另一半铝壳上，避免和模块发生短路。锂电池安全不是闹着玩的，切记！！！
塞进去，空间利用率很高。电位器差一点就长度超了。
装好螺丝。正面这样。
背面这样。因为贴了青稞纸遮光，呈现黑色镜面效果。
全部零件有这么多，虽然只是个小小的风扇。
完全组装好。正面添加亿点点细节美化。感觉是直男专属风扇！！！开机还有绿色指示灯。
背面。可惜缺个保护罩。不过因为开关在前面，也不容易被扇叶打到手。
从上面看。
从下面看。
充电中，亮红灯。
经过简短的测试，调速正常，保护板欠压保护正常，全速运行直到没电升压板也不会超温保护。最大风量和上文那个改造过的有刷电机风扇差不多，肯定比买的现成的单锂风扇的风速大多了！
总结。
优点：便携，无极调速爽，无刷电机寿命长，风量大，续航长，最大风速也能吹2.5小时左右。
缺点：充电慢，1A充电对于5000mah电池不太够用，风扇俯仰角度不可调，颜值有待提高。
全文完，谢谢观看。
后续改进：
1. 电子开关MOS的栅极原来通过机械开关接电池正极，电量低的时候压降60mV以上（这还是换了优质mos之后），接近没电的时候压降更大，这时候升压板工作就不正常了，断断续续打嗝。改为栅极接升压板输出，这样刚打开机械开关的时候，栅极为电池电压，电子开关导通，升压板工作。升压板一工作，栅极立刻变为13V电压，完全导通，而不管电池电压有多低。在电池电压2.4V，保护板即将欠压保护的时候，MOS压降也只有6mV多。原理有点类似自举升压，很巧妙。
2. 又并联了一个TP4056充电板，充电电流变成2A了，充电更快。因为电流大了，边充边用，也能调到最大风速。另外这个降压板不错，10V到24V都能工作，差不多随便找个电源就能给小风扇充电。看数据手册，IC耐压32V，不过没有测试那么高电压。
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雷达卡
发表于 2022-4-12 18:01:13
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千斤顶
发表于 2022-4-12 19:40:33
楼主
因用哪类暴力风扇哪更给力！
